CN103244321A - 双燃料双压电控制式喷射器 - Google Patents

Abstract

本发明的目的在于提供双燃料双压电控制式喷射器，包括喷射器体以及安装在喷射器体里的第一压电堆控制部分、第二压电堆控制部分、大针阀喷射装置、小针阀喷射装置，第一压电堆控制部分和小针阀喷射装置安装在大针阀喷射装置里，第二压电堆控制部分安装在小针阀喷射装置里，大针阀喷射装置包括依次相连的大针阀、大针阀回位弹簧、大针阀控制活塞，小针阀喷射装置包括依次相连的小针阀、小针阀回位弹簧、小针阀控制活塞。本发明采用两个压电堆分别柔性的控制大、小两个针阀的抬起和落座，能实现两种液体燃料的差时或者同时喷射，既可以在任意一种单一燃料模式下工作，也可以在双燃料模式下进行工作。

Description

双燃料双压电控制式喷射器

技术领域

本发明涉及的是一种发动机，具体地说是发动机的喷油器。

背景技术

双燃料发动机的研发对于优化能源供应结构、实现燃料的多样化、解决能源危机和环境污染问题是一项有效措施。要实现柴油机的双燃料供给，并同时实现两种燃料的同时或者单独喷射及其灵活调节，现有柴油机的电控燃油喷射装置显然是不能满足的，现有的双燃料柴油机一般都是用两个喷射器分别向气缸内喷入两种燃料，由于采用了两个喷射器喷射燃料，需要对原有柴油机进行较大的改动，额外增加了较多附件，安装变得繁琐复杂，使双燃料柴油机的经济性降低。再者，电磁阀控制式喷油器结构复杂，且由于电磁阀反复的通断电，电磁阀线圈易发热，严重影响了电磁阀的快速及精确响应，使电磁阀式喷油器控制难度增大。

发明内容

本发明的目的在于提供包含两个压电堆执行器，进而控制两种液体燃料的喷射的双燃料双压电控制式喷射器。

本发明的目的是这样实现的：

本发明双燃料双压电控制式喷射器，其特征是：包括喷射器体以及安装在喷射器体里的第一压电堆控制部分、第二压电堆控制部分、大针阀喷射装置、小针阀喷射装置，第一压电堆控制部分和小针阀喷射装置安装在大针阀喷射装置里，第二压电堆控制部分安装在小针阀喷射装置里，大针阀喷射装置包括依次相连的大针阀、大针阀回位弹簧、大针阀控制活塞，小针阀喷射装置包括依次相连的小针阀、小针阀回位弹簧、小针阀控制活塞，大针阀与喷射器体之间形成大针阀腔，小针阀与大针阀之间形成小针阀腔，大针阀控制活塞与第一压电堆控制部分之间形成燃油控制室，小针阀控制活塞与第二压电堆控制部分之间形成第二液体燃料控制室，喷射器体上开设有高压燃油通道、高压第二液体燃料通道、回油通道、第二液体燃料泄流通道，高压燃油通道分别连通高压燃油入口、燃油控制室、大针阀腔，高压第二液体燃料通道分别连通第二液体燃料控制室、小针阀腔，回油通道连通回油口并连接第一压电堆控制部分，第二液体燃料泄流通道连通第二液体燃料泄流口并连接第二压电堆控制部分。

本发明还可以包括：

1、所述的第一压电堆控制部分包括第一压电堆、第一滑动泄油阀、第一滑动泄油阀回位弹簧，第一滑动泄流阀在第一滑动泄流阀回位弹簧的作用下被压至第一压电堆下端面，第一滑动泄流阀中间开有第一通流孔，侧面开有第一环形盛液槽，第一通流孔与第一环形盛液槽内部导通，燃油控制室连通第一通流孔，第一压电堆通电后向下推动第一滑动泄流阀，第一滑动泄油阀上的第一环形盛油槽与第一泄油孔导通，燃油控制室内的高压燃油通过喷射器体上的泄油孔流至回油通道，当第一压电堆断电后，第一环形盛液槽与泄流孔断开；

所述的第二压电堆控制部分包括第二压电堆、第二滑动泄油阀、第二滑动泄油阀回位弹簧，第二滑动泄流阀在第二滑动泄流阀回位弹簧的作用下被压至第二压电堆下端面，第二滑动泄流阀中间开有第二通流孔，侧面开有第二环形盛液槽，第二通流孔与第二环形盛液槽内部导通，第二液体燃料控制室连通第二通流孔，第二压电堆通电后向下推动第二滑动泄流阀，第二滑动泄油阀上的第二环形盛油槽与第二泄油孔导通，第二液体燃料控制室内的高压燃油通过喷大针阀喷射装置上的第二液体燃料泄流孔流至第二液体燃料泄流通道，当第二压电堆断电后，第二环形盛液槽与第二液体燃料泄流孔断开。

2、大针阀和小针阀的端部分别设置第一喷孔和第二喷孔，第一喷孔与第二喷孔采用中心线相平行的方式设置。

本发明的优势在于：本发明采用两个压电堆分别柔性的控制大、小两个针阀的抬起和落座，能实现两种液体燃料的差时或者同时喷射，既可以在任意一种单一燃料模式下工作，也可以在双燃料模式下进行工作。双燃料模式时可先喷入着火点低的燃料用来引燃后喷入的着火点高的燃料，保证燃烧的稳定性。压电堆对两个针阀控制的自由度大，响应迅速，能灵活而精确的控制喷射量、喷射时间和喷射规律，可进一步改善船用柴油机的排放和燃料的经济性。

附图说明

图1为本发明的结构示意图；

图2为本发明的第一压电堆控制部分结构图；

图3为本发明的第二压电堆控制部分结构图；

图4为本发明的喷孔结构图；

图5为本发明的图2或图3所示第一压电堆控制部分或第二压电堆控制部分的滑动泄油阀或滑动泄流阀的主视图；

图6为本发明的图5所示滑动泄油阀或滑动泄流阀的A-A向视图；

图7为本发明的图5所示滑动泄油阀或滑动泄流阀的B-B向剖视图；

图8为本发明的图1所示只有第一喷孔打开时的喷嘴头部结构图；

图9为本发明的图1所示只有第二喷孔打开时的喷嘴头部结构图；

图10为本发明的图1所示第一喷孔和第二喷孔都打开时的喷嘴头部结构图；

具体实施方式

下面结合附图举例对本发明做更详细地描述：

结合图1～10，本发明的技术方案：一种船用双燃料双压电控制式喷射器，它由第一压电堆控制部分1、回油口2、高压第二液体燃料入口3、紧帽4、第二压电堆控制部分5、小针阀回位弹簧6、小针阀腔7、大针阀腔8、喷孔9、喷嘴10、大针阀11、小针阀12、小针阀控制活塞13、喷射器体14、大针阀回位弹簧15、大针阀控制活塞16、第二液体燃料泄流口17、高压燃油入口18和第一压电堆紧帽19组成。其特征是：高压燃油入口18与高压油管相连通，燃油控制室23和大针阀腔8都与喷射器体14上的高压油路相连通，回油口2与低压油管相连通，泄油孔22与喷射器体14上的回油油路相连通；高压第二液体燃料入口3与高压第二液体燃料管道相连通，第二液体燃料控制室32和小针阀腔7都与大针阀11上的高压第二液体燃料流道相连通，大针阀11上的高压第二液体燃料流道与喷射器体14上的第二液体燃料流道相连通，第二液体燃料泄流口17与低压第二液体燃料管道相连通，大针阀11上的第二液体燃料泄流孔33与喷射器体14上的第二液体燃料流道相连通。第一压电堆27安装在喷射器体14的上端，被第一压电堆紧帽19固定，滑动泄油阀21被滑动泄油阀回位弹簧24压紧至第一压电堆27下端面上，第二压电堆35安装在大针阀11内部，滑动泄流阀29被滑动泄流阀回位弹簧31压紧至第二压电堆35下端面上。第一压电堆27加电压，由于第一压电堆27的逆压电效应，第一压电堆27变形伸长，带动滑动泄油阀21向下滑动，当滑动泄油阀21上的环形盛油槽26与泄油孔22导通时，燃油控制室23内的高压燃油就通过泄油孔22流至低压油管中，大针阀11抬起，第一喷孔36打开，开始向气缸内喷入高压燃油；第一压电堆27断电后，第一压电堆27恢复原始长度，在滑动泄油阀回位弹簧24的弹力作用下滑动泄油阀21也恢复至原始位置，环形盛油槽26与泄油孔22断开，大针阀11落座，第一喷孔36关闭，停止高压燃油的喷射。第二压电堆35加电压，由于第二压电堆35的逆压电效应，第二压电堆35变形伸长，带动滑动泄流阀29向下滑动，当滑动泄流阀29上的环形盛液槽34与第二液体燃料泄流孔33导通时，第二液体燃料控制室32内的高压第二液体燃料就通过第二液体燃料泄流孔33流至低压第二液体燃料管路中，小针阀12抬起，第二喷孔37打开，开始向气缸内喷入第二液体燃料；第二压电堆35断电后，第二压电堆35恢复原始长度，在滑动泄流阀回位弹簧31的弹力作用下滑动泄流阀29也恢复至原始位置，环形盛液槽34与第二液体燃料泄流孔33断开，小针阀12落座，第二喷孔37关闭，停止第二液体燃料的喷射。

图1为本发明船用双燃料双压电控制式喷射器的整体结构示意图，包括1第一压电堆控制部分、2回油口、3高压第二液体燃料入口、4紧帽、5第二压电堆控制部分、6小针阀回位弹簧、7小针阀腔、8大针阀腔、9喷孔、10喷嘴、11大针阀、12小针阀、13小针阀控制活塞、14喷射器体、15大针阀回位弹簧、16大针阀控制活塞、17第二液体燃料泄流口、18高压燃油入口和19第一压电堆紧帽。

第一压电堆电气接头20、滑动泄油阀21、泄油孔22、燃油控制室23、滑动泄油阀回位弹簧24、通油孔25、环形盛油槽26和第一压电堆27共同构成了船用双燃料双压电控制式喷射器的第一压电堆控制部分1。电控单元通过第一压电堆电气接头20控制第一压电堆27的伸长和回位，进而控制大针阀11的抬起和落座。第一压电堆27安装在喷射器体14的上部。燃油控制室23和泄油孔22根据滑动泄油阀21的位置导通或断开。由高压燃油入口18进入本喷射器体14油路的高压燃油也分成两路：一路进入燃油控制室23；另一路流入本喷射器下方的大针阀腔8中。泄油孔22与回油口2相连通，通向低压油管。滑动泄油阀21在滑动泄油阀回位弹簧24的作用下被压紧至第一压电堆27下端面，滑动泄油阀21中间开有通油孔25，侧面开有环形盛油槽26，通油孔25与环形盛油槽26是内部导通的。第二压电堆电气接头28、滑动泄流阀29、通流孔30、滑动泄流阀回位弹簧31、第二液体燃料控制室32、第二液体燃料泄流孔33、环形盛液槽34和第二压电堆35共同构成了船用双燃料双压电控制式喷射器的第二压电堆控制部分5。电控单元通过第二压电堆电气接头28控制第二压电堆35的伸长和回位，进而控制小针阀12的抬起和落座。第二压电堆35安装在大针阀11的内部。第二液体燃料控制室32和第二液体燃料泄流孔33根据滑动泄流阀29的位置导通或断开。由高压第二液体燃料入口3进入本喷射器体14第二液体燃料流路的第二液体燃料也分成两路：一路经过大针阀11上的第二液体燃料流路进入第二液体燃料控制室32；另一路经过大针阀11上的第二液体燃料流路流入本喷射器下方的小针阀腔7中。大针阀11上的第二液体燃料泄流孔33与喷射器体14上的第二液体燃料流路相连通。滑动泄流阀29在滑动泄流阀回位弹簧31的作用下被压紧至第二压电堆35下端面，滑动泄流阀29中间开有通流孔30，侧面开有环形盛液槽34，通流孔30与环形盛液槽34是内部导通的。第一喷孔36和第二喷孔37组成了船用双燃料双压电控制式喷射器的喷孔9。大针阀11的抬起和落座控制第一喷孔36对燃油的喷射，小针阀12的抬起和落座控制第二喷孔37对第二液体燃料的喷射。第一喷孔36与第二喷孔37采用中心线相平行的方式设置。

喷射器在双燃料模式工作时，可以先喷入着火点低的燃料以引燃后喷射的着火点高的燃料。高压燃油由高压燃油入口18进入喷射器，分别流进燃油控制室23和大针阀腔8，第一压电堆27不加电压，滑动泄油阀21在滑动泄油阀回位弹簧24的作用下处于初始不动位置，滑动泄油阀21上的环形盛油槽26与泄油孔22不导通，泄油通道关闭，作用在大针阀控制活塞16上表面和大针阀腔8内的高压燃油压力相同，但上表面的有效作用面积大于下部锥面面积，所以此时大针阀11落座，第一喷孔36关闭，不喷射燃油；第一压电堆27加电压时，第一压电堆27由于压电堆的逆压电效应变形伸长，推动滑动泄油阀21向下移动，此时滑动泄油阀21上的环形盛油槽26与泄油孔22导通，泄油通路开启，燃油控制室23中的高压燃油通过通油孔25流经泄油孔22流入低压油管中，此时大针阀11在大针阀腔8内高压燃油的作用下克服大针阀回位弹簧15预紧力而抬起，第一喷孔36打开，喷射器开始向气缸内喷射高压燃油；当第一压电堆27再次断电，第一压电堆27恢复至初始长度，滑动泄油阀21在滑动泄油阀回位弹簧24的弹力作用下向上移动，也恢复至初始位置，环形盛油槽26与泄油孔22的泄油通路断开，泄油油路关闭，燃油控制室23内的燃油压力再次升高，大针阀11随之迅速落座，第一喷孔36再次被关闭，燃油喷射结束。高压第二液体燃料由高压第二液体燃料入口3进入喷射器，分别流进第二液体燃料控制室32和小针阀腔7中，第二压电堆35不加电压时，第二压电堆35保持原长，第二液体燃料泄流孔33未与环形盛液槽34导通，由于作用在小针阀控制活塞13上表面和小针阀12下部锥面处的第二液体燃料压力相同，但上表面的有效作用面积大于下部锥面面积，所以此时小针阀12落座，第二喷孔37关闭，不喷射第二液体燃料；当给第二压电堆35加电压后，第二压电堆35由于压电晶体的逆压电效应发生变形伸长，向下推动滑动泄流阀29，在滑动泄流阀29上的环形盛液槽34与第二液体燃料泄流孔33导通瞬间，第二液体燃料控制室32内的高压第二液体燃料通过喷射器体14上的第二液体燃料流道通过第二液体燃料泄流口17流回低压管道中，第二液体燃料控制室32内的高压第二液体燃料压力下降，小针阀12在小针阀腔7内高压第二液体燃料的作用下克服小针阀回位弹簧6预紧力而被抬起，第二喷孔37被打开，开始喷射第二液体燃料；当断开第二压电堆35上的电压时，第二压电堆35恢复原长，滑动泄流阀29在滑动泄流阀回位弹簧31的弹力作用下也回复至初始位置，第二液体燃料泄流孔33与环形盛液槽34被断开，泄流通道断开，第二液体燃料控制室32内的第二液体燃料压力再次升高，小针阀12落座，第二喷孔37关闭，第二液体燃料喷射结束。当第一压电堆27和第二压电堆35分别按照既定的时间通电或断电时就可以实现两种液体燃料的差时或同时喷射。喷射器在任意单一燃料模式工作时，只要保证第一压电堆27或第二压电堆35有且只有一个通电即可，此时的工作模式和现有的压电式喷油器一样，由通电的压电堆控制大针阀12或小针阀13的抬起和落座，从而控制喷孔9对燃料的喷射。

Claims (3)

1.双燃料双压电控制式喷射器，其特征是：包括喷射器体以及安装在喷射器体里的第一压电堆控制部分、第二压电堆控制部分、大针阀喷射装置、小针阀喷射装置，第一压电堆控制部分和小针阀喷射装置安装在大针阀喷射装置里，第二压电堆控制部分安装在小针阀喷射装置里，大针阀喷射装置包括依次相连的大针阀、大针阀回位弹簧、大针阀控制活塞，小针阀喷射装置包括依次相连的小针阀、小针阀回位弹簧、小针阀控制活塞，大针阀与喷射器体之间形成大针阀腔，小针阀与大针阀之间形成小针阀腔，大针阀控制活塞与第一压电堆控制部分之间形成燃油控制室，小针阀控制活塞与第二压电堆控制部分之间形成第二液体燃料控制室，喷射器体上开设有高压燃油通道、高压第二液体燃料通道、回油通道、第二液体燃料泄流通道，高压燃油通道分别连通高压燃油入口、燃油控制室、大针阀腔，高压第二液体燃料通道分别连通第二液体燃料控制室、小针阀腔，回油通道连通回油口并连接第一压电堆控制部分，第二液体燃料泄流通道连通第二液体燃料泄流口并连接第二压电堆控制部分。

2.根据权利要求1所述的双燃料双压电控制式喷射器，其特征是：所述的第一压电堆控制部分包括第一压电堆、第一滑动泄油阀、第一滑动泄油阀回位弹簧，第一滑动泄流阀在第一滑动泄流阀回位弹簧的作用下被压至第一压电堆下端面，第一滑动泄流阀中间开有第一通流孔，侧面开有第一环形盛液槽，第一通流孔与第一环形盛液槽内部导通，燃油控制室连通第一通流孔，第一压电堆通电后向下推动第一滑动泄流阀，第一滑动泄油阀上的第一环形盛油槽与第一泄油孔导通，燃油控制室内的高压燃油通过喷射器体上的泄油孔流至回油通道，当第一压电堆断电后，第一环形盛液槽与泄流孔断开；

所述的第二压电堆控制部分包括第二压电堆、第二滑动泄油阀、第二滑动泄油阀回位弹簧，第二滑动泄流阀在第二滑动泄流阀回位弹簧的作用下被压至第二压电堆下端面，第二滑动泄流阀中间开有第二通流孔，侧面开有第二环形盛液槽，第二通流孔与第二环形盛液槽内部导通，第二液体燃料控制室连通第二通流孔，第二压电堆通电后向下推动第二滑动泄流阀，第二滑动泄油阀上的第二环形盛油槽与第二泄油孔导通，第二液体燃料控制室内的高压燃油通过喷大针阀喷射装置上的第二液体燃料泄流孔流至第二液体燃料泄流通道，当第二压电堆断电后，第二环形盛液槽与第二液体燃料泄流孔断开。

3.根据权利要求1或2所述的双燃料双压电控制式喷射器，其特征是：大针阀和小针阀的端部分别设置第一喷孔和第二喷孔，第一喷孔与第二喷孔采用中心线相平行的方式设置。

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